Ячейка фарадея Советский патент 1981 года по МПК G02F1/09 

1

Изобретение относится к технической физике/ в частности к устройствам с вращением плоскости поляризации в магнитном поле.

Известна ячейка Фарадея с уменьшенной неравномерностью угла поворота плоскости поляразации по радиусу, в которой компенсация влияния неравномерности поля достигается путем увеличения длины магнитоактивного стержня примерно вдвое по сравнению с длиной катушки 1. - Увеличение длины магнитоактивного тержня сильно удорожает конструкцию ячейки, так как требует дополнительой затраты крайне дефицитного и орогостоящего магнитоактивного материала, в ряде случаев увеличение лины магнитоактивного стержня влеет за собой появление нежелательных эффектов, ограничивающих уровень мсмцности светового потока: увеличение неактивных потерь, появление линейных искажений волнового фронта м(3иного лазерного пучка, возникновение самофокусировки, уменьшение лучевой прочности магнитоактивного стержня и т.д. Кроме того,применение соленоидов с большим значением отиоше-. ния длины к диаметру приводит к не-.

оправданному увеличению мощности или энергии источника питания, которые пропорциональны объему соленоида.

Наиболее близкой к изобретению является ячейка Фарадея, содержащая магнитоактивный стержень, катушку ;возбуждения магнитного поля и поляризаторы 2.

0

: Однако угол поворота плоскости поляризации, а следовательно, и пропускание ячейки с поляризаторами меняются по радиусу магнитоактивного стержня, что связано с неравномер5 носхью распределения значений интеграла магнитного поля по сечению соленоида,

Цель изобретения - компенсация неравномерности угла поворота плос0кости поляризации по поперечному сечению светового пучка.

Указанная цель достигается тем, что в ячейке Фарадея торцов поверхностям магнитоактивного стержня придана форма, определяемая из соотношения . , , Mr)

. . yX,5)-li H(Z,r) (1)

где Ьд, , - длина оптического 0 - пути луча в магнитоактивном материале на расстоянии г от оси катушки;

Н. - продольная составля ющая магнитного поля на том же расстоянии от оси,

Катушка возбуждения магнитного роля выполнена в виде соленоида кругового сечения, а торцовые поверхности магнитоактивного стержня выполнены в виде сферы, радиус кривизны которой выбран из условия

aMt-2oir

()

R 2tt-Zo)

гДе 2а - внутренний диаметр солено7

ида;

2в - длина стержня по оси соленоида;

Ha()dz Н (0,0)

Для -компенсации искажений волнового фц)онта пучка перед каждым торцом магнитоактивного стержня установлены дополнитрльные линзы из неактивного материала.

Возможность компенсации влияния неравномерности поля по поперечному сечению соленоида выбором формы торцовых поверхностей магнитоактивного стержня основана на том, что угол поворота плоскости поляризации пропорционален произведению интеграла продольной составляющей магнитного поля на длину активной среды

P(Vhe(x,)-fH {2,x/)dz. (3) о

Таким образом, если форму торцовых поверхностей выбтэать с таким расчетом, чтобы 1)z-(i ) угол поворота плосксУсти поляризации буде постоянен по поперечному сечению магнитоактивнбто стержня.

На фиг. 1 изображена ячейка Фарадея,, продольный разрез; на фиг. 2 график зависимости.

Ячейка содержит .магнитоактивный стержень 1, катушки 2 возбуждения магнитного поля и линзу 3 из неактивного материала.

Йроверка эффективности предложенной ячейки Фарадея производится на ячейки, состоящей из активного стержня из стекла мое-12 диаметром 2а-бО мм и длиной по оси мм. Измеренное распределение компонент поля Ц-г,(2.,о} и Hz(2.,a) дано на фиг. 2. Графически интегрируя H:j(2.,o) и используя формулу (2) , определяют радиус кривизны торцовых поверхностей как , мм Экспериментально сравниваются две ячейки, содержащие стержни с плоскими и сферическими тордовьами поверхностями. Соленоиды с активными стержнями помещаются между ;двумя поляризаторами, развернутыми на 4 5друг относительно друга. Минимальная несокращенность при варьировании напряжения источника питания для стержня с плоскими торцами составляет 6%. Нескрещенность для стержня со сферическими торцами - менее О , 5%,

Формула изобретения

1.Ячейка Фарадея, содержащая магнитоактивный стержень, катушку возбуждения магнитного поля и поляриза15 торы, отличающаяся тем, что, с целью компенсации неравномерности угла поворота плоскости поляризации по поперечному сечению светового пучка, торцовые поверхности

2Q магнитоактивного стержня им.еют форму определяемую из соотношения

е (Г) e C-bCJ H(2,t-)2.r ,

где €j(z) - длина оптического пути 25луча в магнитоактивном

материале на расстоянии г от оси катушки; Hj - продольная составляющая магнитного поля на том 30 - расстоянии от оси,

2.Ячейка по п.1,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что катушка выполнена в виде соленоида кругового сечения,

а торцовые поверхности магнитоактив35 ного стержня выполнены в .виде сферы, радиус кривизны которой выбран из условия

р ..а +(b-2c.f i(fe-2a)

2а - внутренний диаметр соленоида;

2в - длина стержня по оси соленоида ;

2 -.CfJkei .

« V J H,lO,q)

3. Ячейка попп, 1 и2 , отличающаяся тем, что,с целью компенсации искажений волнового фронта пучка, перед каждым торцом магни-оакг тнвного стержня установлены дополнительные линзы из неактивного матпри-; ала,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

1.Белострцкий Б.Р. , Любавский 0 (Ю.В. и Овчинников в.Н, Основы лазернойГтехники, М.,. Советское радио , 1972, с. 282.

2.Мустель Е.Р . и Парыгин В.Н. Методы модуляции и сканирования све-i та. М.,, Наука, 1970, с, 181.